最优控制理论在拱坝动力优化中的应用

在拱坝的动力优化中，应用传统的以体积为目标函数的数学模型，有一定的局限性。本 文用最优控制理论建立双目标模型与能量模型对拱坝进行动力优化分析，两模型综合考虑拱坝的 安全性、经济性和稳定性。并以小湾拱坝的计算结果验证两模型的合理性与可行性。     

最优控制理论在拱坝动力优化中的应用

在拱坝的动力优化中，应用传统的以体积为目标函数的数学模型，有一定的局限性．本文用最优控制理论建立双目标模型与能量模型对拱坝进行动力优化分析，两模型综合考虑拱坝的安全性、经济性和稳定性．并以小湾拱坝的计算结果验证两模型的合理性与可行性．     

设有横缝的高拱坝地震反应分析方法

文中介绍了两种模拟拱坝径向横缝的力学模型，应用非直接对接的自由子结构方法，在模态子空间内建立了拱坝地震反应分析的非线性动力方程，提出了考虑动水压力影响的近似计算方法。最后通过算例说明不同径向横缝模型对拱坝地震反应的影响。     

改进温度分量的拱坝变形时空分布模型

通过对混凝土拱坝变形滞后特性的研究,分析了温度效应对坝体位移影响规律,并引入瑞利分布函数建立了改进温度分量的拱坝变形监控统计模型。再通过引入空间坐标,考虑变形值在空间的连续性,建立了改进温度分量的拱坝时空分布模型。由于所建立的监控模型因子较多,因此应用粒子群算法和逐步回归分析法进行参数寻优。最后将所建立的拱坝变形时空分布模型应用于某拱坝变形监控中,结果显示:影响因子的个数减少,复相关系数及剩余标准差均优于传统模型,所建立的模型较传统大坝变形监控模型精度更高、拟合效果更好。     

基于全时空关联动态控制的混凝土拱坝智能温控方法研究

针对拱坝智能温控技术没有考虑浇筑仓之间空间上温度场的关联控制及时空耦合控制，且仓块温控指标和措施是对于单个浇筑仓或单个灌区提出的，建立的温控标准和措施不够细化、全面，不能满足全坝全过程智能温控系统精细、科学、智能的控制要求等问题，建立了考虑时空关联动态控制的拱坝智能温控指标体系，该指标体系包括分区温差指标、温差梯度指标、相邻坝段坝块温差指标等；通过理论分析和全坝全过程仿真分析技术提出了相应指标的确定方法，研发了基于智能温控的全时空智能温控调控模型；开发了新智能通水模型软件，并集成到智能温控系统，形成拱坝全时空智能温控系统。拱坝全时空智能温控系统在杨房沟水电站大坝建设中的应用结果表明，全时空智能温控系统对于拱坝关键温控指标和温差控制良好，各控制指标符合率达到99%。研究成果构建出考虑时间和空间多维度的温控标准体系、调控模型和智能系统，实现了拱坝温度场全时空最优动态控制，丰富了智能温控理论，大幅提升了大坝温度控制的智能化水平。     

基于响应面法的拱坝地震易损性分析

基于响应面法建立了一种高效的拱坝地震易损性分析方法。考虑混凝土拱坝材料以及地震动的不确定性,按照中心复合试验设计方法建立材料-地震动样本,采用Abaqus有限元分析软件建立拱坝有限元模型并对样本进行非线性动力时程计算,然后以拱冠位移为性能指标建立响应面模型。采用拉丁超立方抽样法从响应面模型中抽样,建立概率地震需求模型,从而获得地震易损性曲线,为基于性能的拱坝抗震安全评价提供理论依据。分析结果表明：所建立的拱坝响应面模型精度较高,基于响应面法的拱坝地震易损性分析方法比传统的蒙特卡罗模拟法具有更高的效率。     

拱坝体型的静力自控制设计

将结构的形式视为可变控制量，考虑结构的整体稳定生，安全性和经济性的要求，建立了弹性静结构的形式自控制模型，并采用离散一体化方法进行数值求解，以拱坝体型的静力自控制问题为例，对拱坝6种体型优化分析表明，当拱坝体型为一般二次曲线时，得到的自控制体型为最优。     

拱坝的多拱梁非线性分析

多拱梁法和有限元法是目前拱坝设计的两种基本方法，我们建立了一套比较完整的拱坝非线性多拱梁法和程序，首次把Ｓａｅｎｚ非线性应力应变关系引用到多拱梁法中，提出了拱与梁开裂后失效角的概念和计算方法，还提出了拱坝沿建基面滑动的整体失稳的计算方法，此时，可以考虑混凝土开裂、破坏，沿建基面滑动，分期施工，分期蓄水，以及逐步施加增量荷载，直到找坝整体失稳，从而求得拱坝的整体安全系数。     

混凝土拱坝多测点确定性位移监控模型研究

混凝土拱坝对温度变化十分敏感，在建立混凝土拱坝位移监控模型时，温度分量的确定一直是建模的重点和难点。目前很多拱坝坝体温度监测资料不完整，很难用来确定坝体的温度场和变温场。本文提出当拱坝内部温度监测资料较少时，采用朱伯芳法估算库水水温，以气温和水温确定大坝的温度边界，用有限元方法计算大坝的温度场和位移场，进而建立监控模型。以清江隔河岩重力拱坝为例，建立了一维多测点确定性位移监控模型，取得了较好的效果。     

高拱坝超载的计算机仿真

高拱坝潜在安全度究竟有多高是值得认真研究的问题。随着计算机技术和数值分析方法的飞速发展，超载试验已可用计算机仿真来实现。基于此，结合小湾凡用三维非线性有限元对高拱坝的超载过程和破坏特征，进行了全过程的计算机仿真。通过对反映混凝土破特征的四参娄弹塑性断裂本构模型的研究，提出了超载的概念，并强调无论是超载试验或是超载计算分析，对于作用荷载而言，都应综合考虑各种影响拱坝受力的主要荷载因素。通过仿真分析得     

反复荷载作用下饱和砂土的一种普遍弹塑性模型

本文建立了一个反映饱和砂土在动荷作用下反应特性的弹塑性模型.该模型通过引入相对应力比的概念使得应力路径上的每一个点都处于加载状态.模型不显式定义屈服面和塑性势函数，而是由破坏面、流动方向、初始加载面、加载方向和塑性模量等部分组成，具有参数少且易确定等特点.通过和试验数据的比较证明了该模型的合理性.     

土的剑桥模型发展综述

土的本构理论是理论土力学的重要内容,著名的剑 桥粘土弹塑性本构模型被看做现代土力学的开端,是当前在土力学领域内应用最广的模型之 一。为此简要介绍了剑桥模型及修正的剑桥模型,并对剑桥模型的发展进程作了较为系统的 评述,分析总结了剑桥模型的局限性,指出在剑桥模型基础上针对其局限性进行改进和修正 仍是岩土材料建模的重要方向。     

一种裂隙岩体渗流场有限元分析的改进模型

研究裂隙岩体渗流的模型有等效连续介质模型、裂隙网络模型和双重介质模型等。等效连续介质模型受到样本单元体REV的限制，裂隙网络模型和双重介质模型复杂，处理难度较大。为此，在分区的同时考虑结构面和岩块的渗透特性，并考虑结构面法向与岩块之间的水力交换，利用两类介质接触处水头相等及节点流量平衡建立新的模型。对所建立模型的渗流场有限元公式进行推导，并通过与试验结果对比验证了该模型的正确性及实用性。     

调压井模型试验变态比尺的研究

本文对有压井定流调压系统，其中包括调压井，进水隧洞，压力管道三部分的变态模型设计进行了系统的研究，提出了模型比尺的相关性概念，研究表明，仅从涌波方程推导相似条件往往产生顾此失彼问题，文中还提出了变态模型比尺的参数表示法，通过该方法可实现变态模型比尺的优化选择，研究还指出，当调压井的比尺小于１／２５时，整个系统完全正模型是难以实现的，得出的结论表明，不仅可以，而且应该变态模型比尺同时满足涌波方程，水     

粘弹性本构模型的识别与变形预报

本文针对粘弹性模型，探讨了模型识别方法，首先根据反分析方法确定粘弹性模型的等效弹性模量，然后再确定具体模型的参数，在此基础上进行模型模糊识别；最后对三峡工程高陡边坡稳定性进行了预报分析，计算结果表明文中建立方法的可行性和潜在的应用价值     

HEC模型在洪水预报中的运用

HEC模型将水文模型同地理信息系统结合,同以往的水文模型相比,HEC模型更加直观和简洁。该模型以ARCVIEW为操作平台,通过对数字高程模型(DEM)的处理,完成对流域特征数据的提取,生成水系和流域边界。在参数率定中采用了最优化方法的理论,通过不同的目标函数,找到流域参数最优值。通过在漳卫南流域的应用,表明该模型使用方便,结果精度高。     

BP神经网络模型应用于大坝原型观测研究

针对传统的多元线性回归方法的不足,提出将BP神经网络模型应用于大坝原型观测数据处理。并介绍了BP神经网络模型的结构和算法,以及训练样本的归一化处理方法;将BP模型应用于黑河金盆水库大坝原型观测,结果表明,其模拟和预测效果均优于多元线性回归模型。     

嘉陵江流域北碚站年输沙量的变化规律及预测研究

首先利用小波变换对北碚站年输沙量的变化规律进行了研究,结果表明:年输沙量呈现出明显的减少趋势;其次,将小波变换结合BP神经网络建立小波网络模型,并利用该模型对北碚站的年输沙量进行预测,同时将预测结果与BP神经网络模型的预测结果进行了比较。认为在缺乏其它相关资料的情况下,单从输沙量和径流量资料出发,小波网络模型的预测效果明显优于BP神经网络模型。由此表明,小波网络模型不仅能对年输沙量的趋势进行预测,还能对年输沙量的大小进行较为准确的预测,从而为在资料较少的情况下进行输沙量的定量分析提供了一种新的方法。     

Development of an Improved Pollution Source Identification Model Using Numerical and ANN Based Simulation-Optimization Model

The identification of unknown pollution sources is an important and challenging task for the engineers working on pollution management of a groundwater aquifer. The locations and transient magnitude of unknown contaminant sources can be identified using inverse optimization technique. In this approach, the absolute difference between the simulated and the observed contaminant concentration at the observation locations of the aquifer is minimized by using an optimization algorithm. The simulated concentrations is calculated using the aquifer simulation model. As such, there is a need to incorporate the aquifer simulation model with the optimization model. Thus the performance of the model is highly related to the aquifer simulation model. The incorporation of the sophisticated numerical simulation model will give better performance, but the model will be computationally expensive. On the other hand, the model will be computationally less expensive if an approximate simulation model is used in place of the numerical simulation model. However, in this case, the predictive performance of the model will decline. For achieving efficiency in both computational time as well as in predicting the performance, this study presents a new genetic algorithms based simulation-optimization method incorporating both the numerical and the approximate simulation models. The efficiency and field applicability of the model is demonstrated using illustrative study areas. The performance evaluation of the model shows that the proposed model has the potential for real-world field applications.     

大坝变形监测模型中时效分量非单调性问题的探讨

针对大坝变形模型中常规时效因子的不足,文章提出时效分量是非单调的。通过在传统时效因 子的基础上增加周期项,并对湖北清江隔河岩大坝在汛期中的坝顶水平位移建立模型,取得了较好的效 果。